Descubren nuevo mecanismo de interacción de proteínas

Las proteínas se encuentran entre las biomoléculas más importantes y son los mediadores clave de la comunicación molecular entre y dentro de las células. Para que dos proteínas puedan unirse, las regiones específicas de su estructura tridimensional tienen que coincidir exactamente unas con otras, como una llave que encaja en una cerradura. La estructura de las proteínas es extremadamente importante para su funcionamiento y para desencadenar la respuesta requerida en las células. Actualmente, investigadores de la Universidad de Zurich, junto con colegas de Dinamarca y Estados Unidos, han descubierto que las proteínas no estructuradas también pueden tener interacciones de afinidad ultra alta.

Como fideos hervidos en agua

Una de estas proteínas es la histona H1, que como componente de la cromatina es responsable del envasado del ADN. Su socio de unión, prothymosin?, actúa como una especie de lanzadera que deposita y elimina la histona del ADN. Este proceso determina si se pueden leer o no genes en partes específicas del ADN. Ambas proteínas están implicadas en varios procesos reguladores en el cuerpo, como la división y proliferación celular, y por lo tanto también juegan un papel importante cuando se trata de varias enfermedades, por ejemplo, el cáncer. Ben Schuler, profesor del Departamento de Bioquímica de la UZH y director del proyecto de investigación publicado en Nature, explica:"Lo interesante de estas proteínas es que están completamente desestructuradas, como los fideos cocidos en agua". La forma en que estas proteínas desordenadas deberían ser capaces de interactuar según el principio clave/bloqueo había desconcertado al equipo de investigadores.

Afinidad ultra alta a pesar de la falta de estructura

Lo que es notable es que las dos proteínas se unen entre sí mucho más fuertemente que la media de las proteínas asociadas. El equipo de investigación utilizó la fluorescencia de una sola molécula y la espectroscopia de resonancia magnética nuclear para determinar la disposición de las proteínas. Observadas aisladamente, muestran extensas cadenas de proteínas no estructuradas. Las cadenas se vuelven más compactas tan pronto como ambos socios de unión se unen y forman un complejo. La fuerte interacción es causada por la fuerte atracción electrostática, ya que la histona H1 está altamente cargada positivamente mientras que la protimosina? está altamente cargada negativamente. Aún más sorprendente fue el descubrimiento de que el complejo proteico también estaba completamente desestructurado, como lo confirmaron varios análisis.

Complejo no estructurado, pero altamente dinámico

Para investigar la forma del complejo proteico, los investigadores etiquetaron ambas proteínas con sondas fluorescentes, que luego añadieron a sitios seleccionados de las proteínas. Junto con simulaciones computarizadas, este mapa molecular arrojó los siguientes resultados: Histone 1 interactúa con la protimosina? preferiblemente en su región central, que es la región con mayor densidad de carga. Además, surgió que el complejo es altamente dinámico: la posición de las proteínas en el complejo cambia extremadamente rápido - en cuestión de aproximadamente 100 nanosegundos.

Nuevo mecanismo de interacción probablemente extendido

El comportamiento de interacción descubierto por los investigadores de UZH es probable que sea bastante común. Los seres vivos tienen muchas proteínas que contienen secuencias altamente cargadas y pueden ser capaces de formar tales complejos proteicos. Sólo en el cuerpo humano hay cientos de estas proteínas. "Es probable que la interacción entre las proteínas desordenadas altamente cargadas sea un mecanismo básico para el funcionamiento y la organización de las células", concluye Ben Schuler. Según el biofísico, será necesario revisar los libros de texto para tener en cuenta esta nueva forma de encuadernación. El descubrimiento también es relevante para el desarrollo de nuevas terapias, ya que las proteínas no estructuradas son en gran medida insensibles a los fármacos tradicionales, que se unen a las estructuras específicas de la superficie proteica.